CVT Beschichtung II Verbesserter Kraftschluss im

Forschungsbericht FVA 416 II, IGF-Nr. 16273 N
Forschungsbericht
FVA 416 II, IGF-Nr. 16273 N
CVT Beschichtung II
Verbesserter Kraftschluss im Umschlingungs-CVT durch optimierte
Oberflächenmikrostrukturierung
Stufenlos verstellbare Getriebe (Continuously Variable Transmissions, CVT) bieten den
Vorteil kontinuierlicher Leistungsübertragung bei gleichzeitiger Veränderung der
Übersetzung innerhalb des Spreizbereichs sowie die Möglichkeit, für jeden Betriebspunkt
das optimale Übersetzungsverhältnis zu wählen. Das Grundprinzip dieses mechanischen
Verstellgetriebes ist die reibschlüssige Kraftübertragung.
Heutige Umschlingungs-CVT bzw. deren Tribokontaktekönnen durch die Neigung zu
adhäsivem Verschleiß, dem so genannten „Fressen“ durch Makroschlupf, versagen. Dies
wird durch eine erhöhte Anpressung vermieden, so dass der Leistungsbedarf der
Hydraulikanlage steigt und zusätzliche verlustrelevante Gleitbewegungen infolge elastischer
Verformungen zwischen Scheibe und Umschlingungsmittel auftreten.
Das Vorhaben verfolgte das Ziel das Potenzial einer Oberflächenoptimierung zur Steigerung
der Leistungsfähigkeit, Zuverlässigkeit und des Wirkungsgrades aufzuzeigen. Verschiedene
bekannte Untersuchungen im Stand der Forschung zeigen, dass geeignete
Mikrostrukturierungen das Reibwertverhalten verändern und verbessern können. In diesem
Kontext wurde unter den spezifischen Randbedingungen des CVT Getriebes erforscht, wie
optimale Strukturen beschaffen sein müssen und durch welche Kennwerte diese
beschrieben werden können. Der Fokus der Untersuchung wurde auf die Gewährleistung
eines möglichst hohen und stabilen Reibwertes bei vertretbarem Verschleißverhalten gelegt.
Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurden sowohl stochastische Oberflächenstrukturen,
wie sie sich beispielsweise durch Kugelstrahlen oder Gleitschleifen herstellen lassen, als
auch deterministisch strukturierte Oberflächen in Form von Laserstrukturen untersucht.
Experimentelle Untersuchungen am Systemtribometer und am Variatorprüfstand sowie die
mikrohydrodynamische Charakterisierung der Oberflächenpaarungen bestätigen die
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Hypothese, dass die Flüssigkeits- und Festkörpertraganteile und deren Beitrag zum
Gesamtreibwert durch gezielte Oberflächenstrukturierung positiv beeinflusst und gezielt
eingestellt werden können.
Kontakt:
Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA)
Berhard Hagemann
T 069 6603 1674
Das IGF-Vorhaben 16273 N der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e. V. (FVA)
wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen
Gemeinschaftsforschung und –entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für
Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages
gefördert.
Hintergrundinformationen zur FVA
Die FVA ist das weltweit führende Innovationsnetzwerk der Antriebstechnik. Die 170
laufenden Projekte der industriellen Gemeinschaftsforschung fördern die Innovationsfähigkeit
der Industrie im Bereich der Antriebstechnik und ist an den wissenschaftlichen
Forschungseinrichtungen ein wichtiger Beitrag zur Ausbildung von Jungingenieuren in und
für die Branche. Die rund 220 Mitgliedsfirmen sind produzierende Unternehmen aus der
Antriebstechnikbranche. Zusammen mit den über 40 Forschungsinstituten bildet die FVA die
Basis für das weltweit führende Netzwerk der Antriebstechnik.
Die FVA versteht sich als eine wichtige Plattform der Kommunikation und des
Wissenstransfers zwischen Wissenschaft und Industrie. Themenfelder sind die mechanische
und die elektrische bzw. mechatronische Antriebstechnik, sowohl von stationären
industriellen Anlagen als auch von Fahrzeugen, mobilen Maschinen und Luftfahrzeugen. Die
Gemeinschaftsforschung hat zum Ziel, das technisches Know-how der Unternehmen und die
Qualität ihrer Produkte zu verbessern und die Produktionskosten zu senken.
Informationsveranstaltungen, Seminare und Tagungen der Forschungsvereinigung bieten
den Unternehmen die Möglichkeit, neueste Forschungsergebnisse anzuwenden und
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